JP2014166764A

JP2014166764A - 制振材

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Publication number: JP2014166764A
Application number: JP2014115000A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Hansaka; 征則半坂; Shogo Mamada; 祥吾間々田; Daigo Sato; 大悟佐藤
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2031-07-25
Also published as: JP5710051B2

Abstract

【課題】ピーク温度における制振性能を向上させることができる制振材を提供する。
【解決手段】振動体１が振動すると、高摩擦制振層５の高摩擦ゴム層がすべり振動して、この振動体１の表面１ａとこの高摩擦磁性制振層３の接触面３ａとの間のすべり摩擦によって振動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換されて、摩擦損失による制振効果が発揮される。また、振動体１が振動すると磁性制振層６の磁性ゴム層の磁気吸引力とこの磁性ゴム層の摩擦抵抗力とによってこの振動体１の振動に追従して、この磁性制振層６がせん断ひずみ変形する。このため、磁性制振層６の内部のせん断ひずみ変形によって振動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換されて、内部損失による制振効果が発揮される。
【選択図】図５

Description

この発明は、振動体の表面に吸着してこの振動体の振動を抑える制振材に関する。

従来の接着型制振材は、レールの振動を抑えるゴムなどからなる制振材と、この制振材を拘束する拘束板と、制振材をレール腹部に接着する接着剤層などを備えている（例えば、特許文献１参照）。この接着型制振材では、レール上を車両が通過するときにこのレールから発生する振動を制振材によって抑制し、レールからの騒音を低減している。

従来の磁性制振材は、振動体に吸着する磁性ゴム層と、この磁性ゴム層を拘束する拘束板と、磁性ゴム層と拘束板とを接着する接着剤層などを備えている（例えば、特許文献２参照）。この磁性制振材では、振動体の凹凸面に磁性ゴム層を接触させて、この振動体の形状に追従してこの振動体の振動を抑制している。

特開昭52-109206号公報

特開平03-159735号公報

図９に示す従来の制振材１０２は、振動体１０１の振動を抑えるゴム層１０３と、このゴム層１０３を拘束する拘束層１０４などを備えている。図９に示す二点鎖線は、振動体１０１が振動していないときの制振材１０２の状態（変形前の状態）であり、図９に示す実線は振動体１０１が振動しているときの制振材１０２の変形後の状態である。ここで、図９に示すＬは、すべり量(mm)であり、Ｈ₂はゴム層１０３の厚さ(mm)である。γは、ゴム層１０３が磁性粒子を含有しない従来の接着型制振材であるときのせん断ひずみである。γ_aは、ゴム層１０３が磁性粒子を含有する従来の磁性制振材であるときのせん断ひずみである。制振材１０２の制振性能＝摩擦損失＋内部損失であり、摩擦損失及び内部損失は以下の数１，２によって表される。

従来の接着型制振材の場合には、図９に示す振動体１０１にゴム層１０３が接着剤によって接着されているため、振動体１０１の振動にゴム層１０３が追従してひずみ変形し、数２に示すせん断ひずみγが大きくなって内部損失が増大する。しかし、従来の接着型制振材の場合には、振動体１０１の表面１０１ａとゴム層１０３の接触面１０３ａとの間が接着されているため、この振動体１０１の振動時には一体的に変形し、有意なすべり摩擦を発現しない。一方、従来の磁性制振材の場合には、図９に示す振動体１０１にゴム層１０３が吸着しているが振動体１０１にゴム層１０３が接着されていないため、振動体１０１の表面１０１ａとゴム層１０３の接触面１０３ａとの間のすべり摩擦によって、数１に示すすべり量Ｌが大きくなり摩擦抵抗力が増加して摩擦損失が増大する。しかし、従来の磁性制振材の場合には、振動体１０１の表面１０１ａとゴム層１０３の接触面１０３ａとの間のすべり摩擦が大きいため、数２に示すせん断ひずみγ_aが従来の接着型制振材のせん断ひずみγよりも小さくなって内部損失が減少する。

図１０に示す縦軸は、制振性能であり、横軸は温度である。図１０に示す点線は、従来の接着型制振材の制振性能を示し、二点鎖線は従来の磁性制振材の制振性能を示す。従来の接着型制振材は、制振性能がゴム層１０３に依存するため、このゴム層１０３の温度特性が支配的となり、図１０に点線で示すように通常室温に調整されているごく限られた温度範囲でのみ高い制振性能を発現している。一方、従来の磁性制振材は、ゴム層１０３と振動体１０１との界面の摩擦損失が付与されるため、図１０に二点鎖線で示すように、従来の接着型制振材に比べて広い温度範囲で制振性能を発現している。しかし、従来の磁性制振材では、ゴム層１０３と振動体１０１との界面の摩擦損失がすべりによるため、ゴム層１０３のせん断ひずみが小さくなって内部損失が減少し、図１０に示すように室温でのゴムによる制振性能が従来の接着型制振材の制振性能よりも低くなってしまう問題点がある。また、従来の磁性制振材では、摩擦係数の低い磁性粒子を混合してゴム層１０３が形成されているため、振動体１０１の表面１０１ａとゴム層１０３の接触面１０３ａとの間の摩擦係数が低下し、摩擦損失効果が低下してしまう問題点がある。

この発明の課題は、ピーク温度における制振性能を向上させることができる制振材を提供することである。

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図５に示すように、振動体（１）の表面（１ａ）に吸着してこの振動体の振動を抑える制振材であって、前記振動体の表面と接触する界面の摩擦損失によって、この振動体の振動を抑える高摩擦制振層（５）と、前記高摩擦制振層に積層されて、前記振動体の振動に伴うひずみ変形による内部損失によって、この振動体の振動を抑える磁性制振層（６）と、前記振動体の振動に追従して前記高摩擦制振層がひずみ変形するように、前記磁性制振層に積層されてこの磁性制振層を拘束する拘束層（４）とを備える制振材（２）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の制振材において、前記磁性制振層は、磁性ゴム層であることを特徴とする制振材である。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の制振材において、前記高摩擦制振層は、高摩擦ゴム層であることを特徴とする制振材である。

請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の制振材において、前記高摩擦制振層は、発泡ゴム層であることを特徴とする制振材である。

請求項５の発明は、請求項１又は請求項２に記載の制振材において、前記高摩擦制振層は、高摩擦フィルム層であることを特徴とする制振材である。

請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の制振材において、図６に示すように、前記高摩擦制振層、前記磁性制振層及び前記拘束層が複数積層されていることを特徴とする制振材である。

請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の制振材において、前記高摩擦制振層は、粘着材が配合されていることを特徴とする制振材である。

請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の制振材において、図７及び図８に示すように、前記高摩擦制振層は、前記振動体の高摩擦層（９）の表面（９ａ）と接触することを特徴とする制振材である。

請求項９の発明は、請求項８に記載の制振材において、前記高摩擦制振層は、前記振動体の高摩擦塗料層の表面と接触することを特徴とする制振材である。

請求項１０の発明は、請求項８に記載の制振材において、前記高摩擦制振層は、前記振動体の高摩擦フィルム層の表面と接触することを特徴とする制振材である。

請求項１１の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の制振材において、前記拘束層は、鋼板であることを特徴とする制振材である。

この発明によると、ピーク温度における制振性能を向上させることができる。

この発明の第１実施形態に係る制振材を模式的に示す断面図である。この発明の第１実施形態に係る制振材の制振作用を説明するための模式図である。この発明の第１実施形態に係る制振材の制振性能を一例として示すグラフである。この発明の第２実施形態に係る制振材を模式的に示す断面図である。この発明の第３実施形態に係る制振材を模式的に示す断面図である。この発明の第６実施形態に係る制振材を模式的に示す断面図である。この発明の第７実施形態に係る制振材を模式的に示す断面図であり、（Ａ）は制振材が高摩擦磁性制振層を備える場合の断面図であり、（Ｂ）は制振材が高摩擦制振層及び磁性制振層を備える場合の断面図である。この発明の第８実施形態に係る制振材を模式的に示す断面図であり、（Ａ）は制振材が高摩擦磁性制振層を備える場合の断面図であり、（Ｂ）は制振材が高摩擦制振層及び磁性制振層を備える場合の断面図である。従来の制振材の摩擦損失と内部損失とを説明するための概念図である。従来の制振材の制振性能を一例として示すグラフである。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１に示す振動体１は、制振材２によって振動が抑えられる制振対象物である。振動体１は、例えば、鉄道車両の車輪が転がり接触するレール、又は鉄道車両が走行する橋梁などの鋼製振動体である。振動体１は、制振材２が着脱自在に装着される表面（振動面）１ａを備えている。

制振材２は、振動体１の表面１ａに吸着してこの振動体１の振動を抑える部材である。制振材２は、磁性ゴム層に高摩擦性又は高粘着性を付与し、室温（ピーク温度）における制振性能を図１０に示す従来の接着型制振材の制振性能に近づけるとともに、室温（ピーク温度）以外の温度領域における制振性能を図１０に示す従来の磁性制振材の制振性能に近づけることによって、制振性能を向上させた高摩擦磁性制振材又は高粘着磁性制振材である。制振材２は、高摩擦磁性制振層３と拘束層４などを備えている。

高摩擦磁性制振層３は、振動体１の表面１ａと接触する界面の摩擦損失と、この振動体１の表面１ａの振動に伴うひずみ変形による内部損失によって、この振動体１の振動を抑える部分である。高摩擦磁性制振層３は、振動体１の表面１ａと接触する接触面３ａと、拘束層４の接合面４ａに接合される接合面３ｂとを備えている。高摩擦磁性制振層３は、拘束層４に近い側に磁性が局在し、振動体１の表面１ａと接触する側が高摩擦係数である高摩擦磁性ゴム層である。このような高摩擦磁性ゴム層は、材料を構成する要素を連続的に傾斜化し、単一部材内でも場所によって異なる性質を持ち合わせることを可能とする傾斜機能材料である。高摩擦磁性ゴム層は、接合面３ｂに近い側の磁性が局在化し接触面３ａ側の表面層には高摩擦ゴム層のみが形成されるように、母材と磁性粒子（磁性粉）とを混合し磁性体によって磁場をかけて形成される。高摩擦磁性ゴム層は、縞状にＮ極及びＳ極が1〜10mmの間隔で交互に着磁されており、磁性体としての残留磁束密度が10〜10⁴G（実用的には100〜10³G）であり、磁性体としての磁力吸着力が0.1〜50kPa（実用的には1〜10kPa）である。高摩擦磁性ゴム層の摩擦係数は、1未満であるとこの高摩擦磁性ゴム層のひずみ変形による内部損失による制振効果が期待できず、50を超えると振動体１の表面１ａと接触面３ａとの間の摩擦損失による制振効果が期待できないため、1〜50であることが好ましい。高摩擦磁性ゴム層は、母材、磁性粒子及び配合剤に必要に応じて繊維又は粘着材が配合されており、数１に示すすべり量Ｌが減少せず摩擦損失による制振効果が減少しない範囲内で、必要に応じて数〜数百μm程度の凹凸を接触面３ａに付与することも可能である。

母材は、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ポリノルボルネンゴム又はアクリルゴムなどの加硫ゴム、スチレン系、オレフィン系又は塩化ビニル系などの熱可塑性エラストマー(TPE)、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル又はエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)などの熱可塑性樹脂、シリコンなどのゲル、酢酸ビニル系、EVA系又はアクリル樹脂系などのエマルジョン、ゴムラテックスなどである。母材は、加硫又は未加硫のブチルゴム、ノルボルネンゴムなどの高摩擦ゴムが好ましい。母材の物性は、例えば、室温でヤング率が100MPa以下であり、望ましくは粘性も兼ね備え損失係数が0.05以上である。母材の厚さは、1mm以上が好ましく、3mmを下回ると遮音性能が低下し、10mmを超えると邪魔になるため、3〜10mmであることが特に好ましい。

磁性粒子は、着磁されたフェライト粉体である。磁性粒子は、例えば、ストロンチウムフェライト又はバリウムフェライトが好ましく、性能に優れるストロンチウムフェライトが特に好ましい。磁性粒子は、軟磁性を示すソフトフェライト又は硬磁性を示すハードフェライトのいずれでもよいが、強い磁性を示すハードフェライトが特に好ましい。磁性粒子は、配合量が20〜90mass%であり、配合量が30mass%を下回ると磁力が弱くなって高摩擦磁性制振層３の内部損失による制振効果が低下し、配合率が90mass%を超えると磁力が強くなりすぎて摩擦損失による制振効果が低下するため、配合量が30〜90mass%であることが好ましい。

配合剤は、加硫剤、加硫促進剤、補強剤、老化防止剤、有機充填剤又は無機充填剤の少なくとも一つを含有する。加硫剤は、硫黄、有機含硫黄化合物、有機過酸化物、金属酸化物又は有機多価アミンなどである。加硫促進剤は、ステアリン酸、亜鉛華、アルデヒド・アンモニア類、グアニジン類、チオウレア類、チアゾール類、スルファアミド類、チウラム酸、ジオカルパミン酸塩基類又はキサントゲン酸塩基類などである。補強剤は、カーボンブラック又はシリカなどであり、表面の摩擦係数を向上させるためにはシリカが好ましい。老化防止剤は、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体(TMDQ)、ジフェニルアミンとアセトンの反応物(ADPAL)、アセトンとN-フェニル-2-ナフチルアミンの縮合物(APBN)、N,N'-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン(DNPD)、又は4,4'-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)(TBMTBR)などである。有機充填剤は、ハイスチレン樹脂、クマノインデン樹脂、フェノール樹脂、リグニン又は粉末ゴムである。無機充填剤は、ケイ酸、ケイ酸塩、炭酸塩類又はタルクなどである。配合剤の粒径は、数nm〜数十μmであることが好ましい。

繊維は、ポリエステル、ナイロン又はビニロンなどである。繊維径は、1〜100μmであり、繊維長は0.1〜5mmである。繊維の配合量は、0.5mass%を下回ると摩擦係数が低下し、30mass%を超えると摩擦係数が高くなりすぎて摩擦損失による制振効果が失われるため、0.5〜30mass%であることが好ましい。

粘着材は、クロマンインデン樹脂、ポリブテン、フェノールホルムアルデヒド樹脂、変性アルキルフェノール樹脂、テンペンフェノール樹脂又はキシレンホルムアルデヒド樹脂などであり、ポリマー100重量部に対して20〜60重量部配合されている。

図１に示す拘束層４は、振動体１の振動に追従してこの高摩擦磁性制振層３がひずみ変形するように、この高摩擦磁性制振層３に積層されてこの高摩擦磁性制振層３を拘束する部分である。拘束層４は、高摩擦磁性制振層３の接合面３ｂに接合される接合面４ａなどを備えている。拘束層４の材質は、鉄、アルミニウム又はステンレスなどの金属、鋼板、石膏、アクリル、エポキシ、ポリエステル、ナイロン又はポリプロピレンなどの合成樹脂であり、ゴム層と金属板とからなる薄板状の樹脂積層型の制振鋼板も使用可能である。拘束層４の剛性は、3000MPa以上であり、拘束層４の厚さは1mm以上であり、2.3mmを下回ると拘束機能が低下し、10mmを超えると邪魔になるため2.3〜10mmが特に好ましい。拘束層４は、例えば、この拘束層４の接合面４ａと高摩擦磁性制振層３の接合面３ｂとが制振材２の製造時に加硫接着されて、この高摩擦磁性制振層３と一体に形成されている。

次に、この発明の第１実施形態に係る制振材の製造方法について説明する。
磁性粒子（例えば、ストロンチウム−フェライト粉(Sr-Fe₂O₃)などのハードフェライト粉）と母材（例えば、未硬化のシリコーンゴム）とを混合し、これらの混合物を拘束層４に接触させた状態で超伝導コイルの磁場内に配置する。次に、等間隔に並べた多数の釘状（剣山状）又は円盤状の磁性体（軟鉄）を混合物の真下に配置し、磁性体の真上で磁性粒子を配向させて混合物内で磁性粒子を局在化させた状態でこの混合物を加熱する。その結果、混合物を加硫してこの混合物が硬化し高摩擦磁性制振層３が製造されるとともに、この高摩擦磁性制振層３と拘束層４とが加硫接着して制振材２が製造される。

次に、この発明の第１実施形態に係る制振材の作用を説明する。
図１に示すように、制振材２の高摩擦磁性制振層３には拘束層４に近い側に磁性が局在しており、振動体１の表面１ａと接触する側の高摩擦磁性制振層３の接触面３ａの摩擦係数が高い。このため、図２に示すように振動体１が振動すると、高摩擦磁性制振層３の磁性ゴム層の磁気吸引力とこの磁性ゴム層の摩擦抵抗力とによってこの振動体１の振動に追従して、この高摩擦磁性制振層３がせん断ひずみ変形する。このため、高摩擦磁性制振層３の内部のせん断ひずみ変形によって振動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換されて、内部損失による制振効果が発揮される。また、高摩擦磁性制振層３の接触面３ａと振動体１の表面１ａとが非接着状態であり完全に固定されていないため、振動体１が振動するとこの高摩擦磁性制振層３がすべり振動して、この振動体１の表面１ａとこの高摩擦磁性制振層３の接触面３ａとの間のすべり摩擦によって振動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換されて、摩擦損失による制振効果が発揮される。

図３に示す縦軸は、制振性能であり、横軸は温度である。図３に示す実線は実施形態に係る制振材（高摩擦磁性制振材）２の制振性能を示し、点線は従来の接着型制振材の制振性能を示し、二点鎖線は従来の磁性制振材の制振性能を示す。図１に示すように、高摩擦磁性制振層３の拘束層４に近い側に磁性が局在し、振動体１と接触する側の高摩擦磁性制振層３の接触面３ａに高摩擦性が付与されている。このため、図３に示す従来の磁性制振材に比べて高摩擦磁性制振層３の接触面３ａの摩擦係数が高くなり、振動体１が振動するとこの振動体１の振動に追従して、数２に示す高摩擦磁性制振層３のせん断ひずみが従来の磁性制振材のせん断ひずみγ_aよりも大きくなってこの高摩擦磁性制振層３の内部損失が増大する。その結果、図３に示すように、従来の磁性制振材の制振性能に比べて室温（ピーク温度）における制振材２の制振性能が向上し、従来の接着剤型制振材の制振性能にこの制振材２の制振性能が近づく。また、図３に示す従来の接着型制振材に比べて振動体１の表面１ａと高摩擦磁性制振層３の接触面３ａとの間の摩擦抵抗力が増大し、数１に示すすべり量Ｌが大きくなってこの高摩擦磁性制振層３の摩擦損失が増大する。その結果、図３に示すように、従来の接着型制振材の制振性能に比べて室温（ピーク温度）以外の温度領域における制振材２の制振性能が向上し、従来の磁性制振材の制振性能にこの制振材２の制振性能が近づく。

この発明の第１実施形態に係る制振材には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、振動体１の表面１ａと接触する界面の摩擦損失と、この振動体１の振動に伴うひずみ変形による内部損失によって、この振動体１の振動をこの高摩擦磁性制振層３が抑える。また、この第１実施形態では、振動体１の振動に追従して高摩擦磁性制振層３がひずみ変形するように、この高摩擦磁性制振層３に拘束層４が積層されてこの高摩擦磁性制振層３をこの拘束層４が拘束する。このため、振動体１の表面１ａと高摩擦磁性制振層３の接触面３ａとの間の摩擦係数を大きくして摩擦抵抗力を向上させることができ、摩擦損失による制振性能を維持しつつ内部損失による制振性能を向上させることができる。その結果、図３に示すように、室温（ピーク温度）における制振性能を従来の接着型制振材の制振性能に近づけることができるとともに、室温以外の温度領域における制振性能を従来の磁性制振材の制振性能に近づけることができる。

(2) この第１実施形態では、高摩擦磁性制振層３が拘束層４に近い側に磁性が局在し、振動体１の表面１ａと接触する側が高摩擦係数である磁性ゴム層である。例えば、図３に示す従来の磁性制振材では、摩擦係数が低い磁性ゴム層内の磁性粒子が振動体１の表面１ａと直接接触するため、振動体１の表面１ａと磁性ゴム層の表面との間の摩擦抵抗力が小さくなり、内部損失による制振性能が低下してしまう。この第１実施形態では、振動体１の表面１ａと接触する高摩擦磁性制振層３の接触面３ａ側には磁性が存在せず、振動体１の表面１ａと接触する側とは反対側の高摩擦磁性制振層３の接合面３ｂ側には磁性が局在しており、高摩擦磁性制振層３内に磁性が傾斜配向されている。このため、高摩擦磁性制振層３の接触面３ａの摩擦係数と高摩擦磁性制振層３内に局在する磁性による磁気吸引力とによって、振動体１の表面１ａと高摩擦磁性制振層３の接触面３ａとの間の摩擦抵抗力が増大する。その結果、振動体１の振動に追従して高摩擦磁性制振層３が振動し、せん断ひずみ変形によって内部損失を向上させることができるとともに、摩擦抵抗力を増加させて摩擦損失による制振性能の低下を抑制することができる。また、高摩擦磁性制振層３が磁性ゴム層を形成するため、従来の接着型制振材のような接着剤層によって振動体１の表面１ａに高摩擦磁性制振層３を取り付ける作業が不要になって施工性を向上させることができる。例えば、制振材２を鋼橋に施工する場合に、高摩擦磁性制振層３内に磁性粉を単に配合しただけでは、この鋼橋の表面とこの高摩擦磁性制振層３の接触面３ａとの間の摩擦係数が低下してしまう。この実施形態では、拘束層４の接合面４ａと接合する高摩擦磁性制振層３の接合面３ｂ側に磁性が傾斜配向されているため、高摩擦磁性ゴム層としての磁気吸着力を保持しつつ、鋼橋の表面と接触面３ａとの間の界面の摩擦係数を増加させることができる。

(3) この第１実施形態では、拘束層４が鋼板である。このため、振動体１の表面１ａに高摩擦磁性制振層３の接触面３ａを鋼板によって押し付けて、この高摩擦磁性制振層３のせん断ひずみを高め内部損失による制振性能を向上させることができる。また、高摩擦磁性制振層３の接合面３ｂを鋼板によって被覆するため、この高摩擦磁性制振層３の耐候性を向上させることができるとともに、鋼板のダンピング効果によって高摩擦磁性制振層３の振動を抑えることができる。

(4) この第１実施形態では、高摩擦磁性制振層３に粘着材が配合されている。このため、高摩擦磁性制振層３に粘着性が付与されてピーク温度における振動減衰性能を向上させることができる。

（第２実施形態）
以下では、図１に示す部分と同一の部分については同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図４に示す制振材２は、図１に示す高摩擦磁性制振層３及び拘束層４が互い違いに２層積層されており、下層の高摩擦磁性制振層３と上層の高摩擦磁性制振層３との間に発生する磁気吸引力によって、下層の拘束層４の表面と上層の高摩擦磁性制振層３の接触面３ａとが密着している。制振材２は、振動体１の振動に追従して振動し、下層の高摩擦磁性制振層３と振動体１との間の摩擦損失と、上層の高摩擦磁性制振層３と下層の拘束層４との界面における摩擦損失とによって振動体１の振動を抑えるとともに、上層及び下層の高摩擦磁性制振層３のせん断ひずみによる内部損失によってこの振動体１の振動を抑える。この第２実施形態には、第１実施形態の効果に加えて、高摩擦磁性制振層３及び拘束層４が複数積層されているため、第１実施形態に比べてより一層制振性能を向上させることができる。

（第３実施形態）
図５に示す制振材２は、拘束層４と、高摩擦制振層５と、磁性制振層６と、接着剤層７，８などを備えている。拘束層４は、磁性制振層６に積層されて、振動体１の振動に追従してこの磁性制振層６がひずみ変形するように、この磁性制振層６を拘束する部分である。高摩擦制振層５は、振動体１の表面１ａと接触する界面の摩擦損失によって、この振動体１の振動を抑える部分である。高摩擦制振層５は、振動体１の表面１ａと接触する接触面５ａと、磁性制振層６の接合面６ａに接合される接合面５ｂとを備えている。高摩擦制振層５は、高摩擦係数を有する非磁性の高摩擦ゴム層である。このような高摩擦ゴム層は、母材及び配合剤に必要に応じて繊維又は粘着材が配合されており、数１に示すすべり量Ｌが減少せず摩擦損失による制振効果が減少しない範囲内で、必要に応じて数〜数百μm程度の凹凸を接触面５ａに付与することも可能である。高摩擦ゴム層の摩擦係数は、1未満であると磁性制振層６のひずみ変形による内部損失による制振効果が期待できず、50を超えると振動体１の表面１ａと接触面５ａとの間の摩擦損失による制振効果が期待できないため、1〜50であることが好ましい。

母材は、加硫又は未加硫のブチルゴム、ノルボルネンゴムなどの高摩擦ゴムが好ましい。配合剤は、加硫剤、加硫促進剤、補強剤、老化防止剤、有機充填剤又は無機充填剤の少なくとも一つを含有する。加硫剤は、硫黄、有機含硫黄化合物、有機過酸化物、金属酸化物又は有機多価アミンなどである。加硫促進剤は、ステアリン酸、亜鉛華、アルデヒド・アンモニア類、グアニジン類、チオウレア類、チアゾール類、スルファアミド類、チウラム酸、ジオカルパミン酸塩基類又はキサントゲン酸塩基類などである。補強剤は、カーボンブラック又はシリカなどであり、表面の摩擦係数を向上させるためにはシリカが好ましい。老化防止剤は、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体(TMDQ)、ジフェニルアミンとアセトンの反応物(ADPAL)、アセトンとN-フェニル-2-ナフチルアミンの縮合物(APBN)、N,N'-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン(DNPD)、又は4,4'-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)(TBMTBR)などである。有機充填剤は、ハイスチレン樹脂、クマノインデン樹脂、フェノール樹脂、リグニン又は粉末ゴムである。無機充填剤は、ケイ酸、ケイ酸塩、炭酸塩類又はタルクなどである。配合剤の粒径は、数nm〜数十μmであることが好ましい。

図５に示す磁性制振層６は、高摩擦制振層５に積層されて、振動体１の表面１ａの振動に伴うひずみ変形による内部損失によって、この振動体１の振動を抑える部分である。磁性制振層６は、高摩擦制振層５の接合面５ｂと接合される接合面６ａと、拘束層４の接合面４ａに接合される接合面６ｂとを備えている。磁性制振層６は、この磁性制振層６内に磁性が略均一に存在する磁性ゴム層であり、このような磁性ゴム層は母材と磁性粒子とを混合し磁性体によって磁場をかけて形成される。磁性ゴム層は、縞状にＮ極及びＳ極が1〜10mmの間隔で交互に着磁されており、磁性体としての残留磁束密度が10〜10⁴G（実用的には100〜10³G）であり、磁性体としての磁力吸着力が0.1〜50kPa（実用的には1〜10kPa）である。磁性ゴム層は、高摩擦ゴム層と同様の母材及び配合剤に磁性粒子を配合するとともに、必要に応じて繊維又は粘着材が配合されている。

母材は、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ポリノルボルネンゴム又はアクリルゴムなどの加硫ゴム、スチレン系、オレフィン系又は塩化ビニル系などの熱可塑性エラストマー(TPE)、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル又はエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)などの熱可塑性樹脂、シリコンなどのゲル、酢酸ビニル系、EVA系又はアクリル樹脂系などのエマルジョン、ゴムラテックスなどである。母材は、加硫又は未加硫のブチルゴム、ノルボルネンゴムなどの高摩擦ゴムが好ましい。母材の物性は、例えば、室温でヤング率が100MPa以下であり、望ましくは粘性も兼ね備え損失係数が0.05以上である。母材の厚さは、1mm以上であり、3mmを下回ると遮音性能が低下し、10mmを超えると邪魔になるため3〜10mmであることが好ましい。

磁性粒子は、着磁されたフェライト粉体である。磁性粒子は、例えば、ストロンチウムフェライト又はバリウムフェライトであるが、性能に優れるストロンチウムフェライトが好ましい。磁性粒子は、軟磁性を示すソフトフェライト又は硬磁性を示すハードフェライトのいずれでもよいが、強い磁性を示すハードフェライトが好ましい。磁性粒子は、配合量が20〜90mass%であり、配合量が30mass%を下回ると磁力が弱くなって磁性制振層６の内部損失による制振効果が低下し、配合率が90mass%を超えると磁力が強くなりすぎて高摩擦制振層５の摩擦損失による制振効果が低下するため、配合量が30〜90mass%であることが好ましい。

図５に示す接着剤層７は、高摩擦制振層５と磁性制振層６とを接合する部分であり、接着剤層８は拘束層４と磁性制振層６とを接合する部分である。接着剤層７は、高摩擦制振層５の接合面５ｂと磁性制振層６の接合面６ａとの間に塗布されて、この高摩擦制振層５とこの磁性制振層６とを接合する。接着剤層８は、磁性制振層６の接合面６ｂと拘束層４の接合面４ａとの間に塗布されて、この拘束層４とこの磁性制振層６とを接合する。接着剤層７，８は、例えば、エポキシ樹脂系、ユリア樹脂系、メラミン樹脂系、フェノール樹脂系、酢酸ビニル系、シアノアクリレート系、ウレタン系、合成ゴム系又はアクリル樹脂系の接着剤によって形成されている。

次に、この発明の第３実施形態に係る制振材の製造方法について説明する。
磁性粒子（例えば、ストロンチウム−フェライト粉(Sr-Fe₂O₃)などのハードフェライト粉）が母材（例えば、ニトリルゴム）中に略均等に分散するように磁性粒子と母材とを混合してこの混合物を加熱し、混合物を加硫してこの混合物が硬化される。次に、拘束層４の接合面４ａと接合する側とは反対側の混合物の表面に着磁ヨークを密着させて、コンデンサ着磁器によってＳ極及びＮ極が交互に並ぶように着磁処理すると、この混合物の平面上に着磁パターンが縞状に形成された磁性制振層６が形成される。また、母材（例えば、ブチルゴム又はノルボルネンゴム）と配合剤とを混合してこの混合物を加熱し、混合物を加硫してこの混合物が硬化される。次に、高摩擦制振層５の接合面５ｂと磁性制振層６の接合面６ａとの間に接着剤を塗布してこれらを接着剤層７によって接合するとともに、拘束層４の接合面４ａと磁性制振層６の接合面６ｂとの間に接着剤を塗布してこれらを接着剤層８によって接合し制振材２が製造される。

この発明の第３実施形態に係る制振材には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第３実施形態では、振動体１の表面１ａと接触する界面の摩擦損失によって、この振動体１の振動を高摩擦制振層５が抑える。またこの第３実施形態では、振動体１の振動に伴うひずみ変形による内部損失によって、高摩擦制振層５に積層されてこの振動体１の振動を磁性制振層６が抑える。さらに、この第３実施形態では、振動体１の振動に追従して磁性制振層６がひずみ変形するように、この磁性制振層６に積層されてこの磁性制振層６を拘束層４が拘束する。このため、振動体１の表面１ａと高摩擦制振層５の接触面５ａとの間の摩擦係数を大きくして摩擦抵抗力を向上させることができ、摩擦損失による制振性能を維持しつつ内部損失による制振性能を向上させることができる。その結果、図３に示すように、室温（ピーク温度）における制振性能を従来の接着型制振材の制振性能に近づけることができるとともに、室温以外の温度領域における制振性能を従来の磁性制振材の制振性能に近づけることができる。

(2) この第３実施形態では、磁性制振層６が磁性ゴム層である。このため、磁性制振層６の磁性による磁気吸引力によって、振動体１の表面１ａと高摩擦制振層５の接触面５ａとの間の摩擦係数が大きくなり摩擦抵抗力が増大する。その結果、振動体１の振動に追従して磁性制振層６が振動し、せん断ひずみ変形による内部損失を向上させることができるとともに、摩擦抵抗力を増加させて摩擦損失による制振性能の低下を抑制することができる。また、磁性制振層６が磁性ゴム層を形成するため、従来の接着型制振材のような接着剤層によって振動体１の表面１ａに高摩擦制振層５を取り付ける作業が不要になって施工性を向上させることができる。

(3) この第３実施形態では、高摩擦制振層５が高摩擦ゴム層である。このため、振動体１の表面１ａと高摩擦制振層５の接触面５ａとの界面の摩擦損失によって振動体１の振動を抑えることができるとともに、磁性制振層６のひずみ変形による内部損失によってこの振動体１の振動を抑えることができる。

(4) この第３実施形態では、高摩擦制振層５に粘着材が配合されている。このため、高摩擦制振層５に粘着性が付与されてピーク温度における振動減衰性能を向上させることができる。その結果、振動体１の表面１ａと高摩擦制振層５の接触面５ａとの間の摩擦抵抗力が大きくなり、これらの界面の摩擦損失によって振動体１の振動を抑えることができるとともに、磁性制振層６のひずみ変形による内部損失によってこの振動体１の振動を抑えることができる。

（第４実施形態）
この第４実施形態では、図５に示す高摩擦制振層５が粘着性を有する非磁性の発泡ゴム層である。このような発泡ゴム層は、例えば、高摩擦ゴム層と同様にウレタン又はシリコンなどの母材及びシリカなどの配合剤に必要に応じて繊維又は粘着材を配合して形成されているが、母材として天然ゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム又はエチレンプロピレンゴムなどが好ましい。発泡ゴム層は、数１に示すすべり量Ｌが減少せず摩擦損失による制振効果が減少しない範囲内で、必要に応じて数〜数百μm程度の凹凸を接触面５ａに付与することも可能である。発泡ゴム層の摩擦係数は、1未満であると磁性制振層６のひずみ変形による内部損失による制振効果が期待できず、50を超えると振動体１の表面１ａと接触面５ａとの間の摩擦損失による制振効果が期待できないため、1〜50であることが好ましい。発泡ゴム層は、発泡率が5%を下回ると摩擦係数が低下し、50%を超えると摩擦係数が高くなりすぎて摩擦損失による制振効果が失われるため、5〜50%であることが好ましい。

この発明の第４実施形態に係る制振材には、第３実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第３実施形態では、高摩擦制振層５が発泡ゴム層である。このため、振動体１の表面１ａと高摩擦制振層５の接触面５ａとの界面の摩擦損失によって振動体１の振動を抑えることができるとともに、磁性制振層６のひずみ変形による内部損失によってこの振動体１の振動を抑えることができる。

（第５実施形態）
この第５実施形態では、図５に示す高摩擦制振層５が高摩擦係数を有する非磁性の高摩擦フィルム層であり、高摩擦ゴム層と同様に、ウレタン又はシリコンなどの母材及びシリカなどの配合剤に必要に応じて繊維又は粘着材を配合して、プレス加工又は射出成形加工などによってシート状に形成されている。このような高摩擦フィルム層は、例えば、シリコーン又はポリウレタンのゴム又は樹脂、気泡を含む発泡ゴム成形体、飽和炭化水素である化合物を配合剤として含まない硫黄により架橋される天然ゴムを用いた発泡ゴム成形体、ゴム又は熱可塑性エラストマーにポリアミド系熱可塑性樹脂を分散含有する固体ゴム、天然ゴムなどの基材ポリマーとグラスファイバーなどの短繊維とを含む固体ゴム、基材ポリマー中に天然ゴム及びポリイソプレンを含有する固体ゴム、ポリイソプレン、ポリブタジエン及びシリカを含有する固体ゴムなどである。高摩擦フィルム層の膜厚は、0.001mmを下回るとシート状に形成することが困難であり、2mm又は3mmを超えると施工性が低下するため、0.001〜2,3mm程度が好ましく、0.01〜1mmが特に好ましい。

この第５実施形態には、第３実施形態及び第４実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第５実施形態では、高摩擦制振層５が高摩擦フィルム層である。このため、制振材２の表面層に高摩擦性を付与することができ、高摩擦制振層５の摩擦損失による制振効果と磁性制振層６の内部損失による制振効果とによって、振動体１の振動を抑えることができる。

（第６実施形態）
図６に示す制振材２は、図５に示す拘束層４、高摩擦制振層５及び磁性制振層６が互い違いに２層積層されており、下層の磁性制振層６と上層の磁性制振層６との間に発生する磁気吸引力によって、下層の拘束層４の表面と上層の高摩擦制振層５の接触面５ａとが密着している。制振材２は、振動体１の振動に追従して振動し、下層の高摩擦制振層５と振動体１との界面における摩擦損失と、上層の高摩擦制振層５と下層の拘束層４との界面における摩擦損失とによって振動体１の振動を抑えるとともに、下層及び上層の磁性制振層６のせん断ひずみによる内部損失によってこの振動体１の振動を抑える。この第６実施形態には、第３実施形態〜第５実施形態の効果に加えて、拘束層４、高摩擦制振層５及び磁性制振層６が複数積層されているため、第３実施形態〜第５実施形態に比べてより一層制振性能を向上させることができる。

（第７実施形態）
図７（Ａ）に示す制振材２は、高摩擦磁性制振層３と拘束層４などを備えており、振動体１の高摩擦層９の表面９ａとこの高摩擦磁性制振層３が接触する。図７（Ｂ）に示す制振材２は、高摩擦制振層５と、磁性制振層６と、拘束層４などを備えており、振動体１の高摩擦層９の表面９ａとこの高摩擦制振層５が接触する。高摩擦層９は、高摩擦係数を有する非磁性の高摩擦塗料層である。高摩擦層９は、振動体１の表面１ａに形成されており、制振材２の高摩擦磁性制振層３の接触面３ａ又は高摩擦制振層５の接触面５ａと接触する平滑な表面９ａなどを備えている。高摩擦層９は、振動体１の表面１ａに高摩擦塗料を塗布して所定の膜厚で形成されている。このような高摩擦塗料は、例えば、エポキシ樹脂とポリアミド樹脂との架橋反応によって塗膜を形成する高摩擦有機ジンクペイントなどである。高摩擦塗料の摩擦係数は、1未満であるとこの高摩擦磁性制振層３又は磁性制振層６のひずみ変形による内部損失による制振効果が期待できず、50を超えると高摩擦磁性制振層３の接触面３ａ又は高摩擦制振層５の接触面５ａと高摩擦層９の表面９ａとの間の摩擦損失による制振効果が期待できないため、1〜50であることが好ましい。高摩擦塗料層の膜厚は、0.001mmを下回ると塗膜が弱くなって十分な摩擦抵抗を付与することが困難であり、2mm又は3mmを超えると施工性が低下するため、0.001〜2,3mm程度が好ましく、0.01〜1mmが特に好ましい。

この発明の第７実施形態に係る制振材には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第７実施形態では、振動体１の高摩擦層９の表面９ａと高摩擦磁性制振層３又は高摩擦制振層５が接触する。このため、高摩擦磁性制振層３の接触面３ａ又は高摩擦制振層５の接触面５ａと高摩擦塗料層の表面との間の摩擦抵抗力がより一層大きくなって、これらの界面の摩擦損失によって振動体１の振動をより一層抑えることができるとともに、高摩擦磁性制振層３又は磁性制振層６のひずみ変形による内部損失によって振動体１の振動をより一層抑えることができる。

(2) この第７実施形態では、振動体１の高摩擦塗料層の表面と高摩擦磁性制振層３又は高摩擦制振層５が接触する。このため、振動体１の表面１ａに高摩擦塗料を塗布して、この振動体１の表面１ａに簡単に低コストで高摩擦層９を形成することができる。

（第８実施形態）
この第８実施形態では、図７に示す高摩擦層９が高摩擦係数を有する非磁性の高摩擦フィルム層であり、図５に示す接着剤層７，８と同様の接着剤層１０によって振動体１の表面１ａにこの高摩擦フィルム層が接着されている。図８（Ａ）に示す制振材２は、高摩擦磁性制振層３と拘束層４などを備えており、振動体１の高摩擦フィルム層の表面とこの高摩擦磁性制振層３が接触する。図８（Ｂ）に示す制振材２は、高摩擦制振層５と、磁性制振層６と、拘束層４などを備えており、振動体１の高摩擦フィルム層の表面とこの高摩擦制振層５が接触する。高摩擦フィルム層は、図５に示す制振材２の高摩擦制振層５の高摩擦フィルム層と同様の材質であり、膜厚及び摩擦係数も同様である。この第８実施形態には、第７実施形態と同様の効果がある。

（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
この実施形態では、高摩擦磁性制振層３、高摩擦制振層５及び磁性制振層６がゴム層である場合を例に挙げて説明したが、これらを合成樹脂層によって形成することもできる。また、この実施形態では、室温において制振性能が向上する場合を例に挙げて説明したが、室温以外の任意の温度領域において制振性能が向上するように可塑剤などを配合することもできる。

１振動体
１ａ表面
２制振材
３高摩擦磁性制振層
３ａ接触面
３ｂ接合面
４拘束層
４ａ接合面
５高摩擦制振層
５ａ接触面
５ｂ接合面
６磁性制振層
６ａ，６ｂ接合面
７，８接着剤層
９高摩擦層
９ａ表面
１０接着剤層

Claims

振動体の表面に吸着してこの振動体の振動を抑える制振材であって、
前記振動体の表面と接触する界面の摩擦損失によって、この振動体の振動を抑える高摩擦制振層と、
前記高摩擦制振層に積層されて、前記振動体の振動に伴うひずみ変形による内部損失によって、この振動体の振動を抑える磁性制振層と、
前記振動体の振動に追従して前記高摩擦制振層がひずみ変形するように、前記磁性制振層に積層されてこの磁性制振層を拘束する拘束層と、
を備える制振材。
請求項１に記載の制振材において、
前記磁性制振層は、磁性ゴム層であること、
を特徴とする制振材。
請求項１又は請求項２に記載の制振材において、
前記高摩擦制振層は、高摩擦ゴム層であること、
を特徴とする制振材。
請求項１又は請求項２に記載の制振材において、
前記高摩擦制振層は、発泡ゴム層であること、
を特徴とする制振材。
請求項１又は請求項２に記載の制振材において、
前記高摩擦制振層は、高摩擦フィルム層であること、
を特徴とする制振材。
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の制振材において、
前記高摩擦制振層、前記磁性制振層及び前記拘束層が複数積層されていること、
を特徴とする制振材。
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の制振材において、
前記高摩擦制振層は、粘着材が配合されていること、
を特徴とする制振材。
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の制振材において、
前記高摩擦制振層は、前記振動体の高摩擦層の表面と接触すること、
を特徴とする制振材。
請求項８に記載の制振材において、
前記高摩擦制振層は、前記振動体の高摩擦塗料層の表面と接触すること、
を特徴とする制振材。
請求項８に記載の制振材において、
前記高摩擦制振層は、前記振動体の高摩擦フィルム層の表面と接触すること、
を特徴とする制振材。
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の制振材において、
前記拘束層は、鋼板であること、
を特徴とする制振材。